水稳基层技术与质量管理经验与体会
摘 要
依托仁新高速公路详细论述了水稳底基层(基层)的原材料管理、配合比设计及现场施工质量管理措施，尤其是针对新细则在实际工程的应用提出来了许多建设性意见，希望能提高国内高速公路水稳层施工管理水平。
关键词
水稳基层 | 施工技术规范 | 技术质量管理
目前，省南粤交通公司2017年通车项目大多数处于水稳基层(底基层)施工高潮期，加强水稳基层(底基层)施工质量是公司2017年路面工作的重心之一。《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)(以下简称“新细则”)于2015年8月1日正式实施，原《公路路面基层施工技术规范》(JTJ03-2000)同时废止，新细则颠覆了以往我们对于半刚性基层的一贯看法，生搬硬套新细则各项规定或不按新细则要求开展水稳基层(底基层)施工将对水稳层施工质量造成不利影响。笔者依托仁新高速公路项目，重点阐述路面工程水稳基层(底基层)技术与质量管理经验，审慎应用新细则的各项规定，有效提高仁新项目水稳层施工管理水平。
建章立制，路面工作做到有章可循
为做到路面管理有章可循，广东省仁化(湘粤界)至博罗公路仁化至新丰段项目(以下简称“本项目”)在路面工作前期先后制定了《路基交验细则》、《路面工程集料质量管理细则》、《路面基层(底基层)水泥质量管理办法》、《路面工程“优质优价”奖励实施细则》、《路面工程“零污染”施工管理细则》等路面管理制度。
针对新细则中部分实操性不强的规定，及时召开路面技术协调会进行明确，如新细则规定“施工过程的压实度检测应以每天现场取样的击实试验结果确定的最大干密度为标准”。由于现场取样击实试验需要花费较多的时间，该规定在实际工程中很难应用。经讨论，新细则该规定调整为“施工过程中拌合站每周取样一次，进行击实试验，验证分析现场取样击实试验确定的最大干密度与总监办批复的最大干密度差值。当两者差值小于0.02g/cm³时，压实度以总监办批复的配合比最大干密度进行现场质量控制；当两者差值大于0.02g/cm³时，应分析原因，及时调整”，如此既能有效控制现场工程质量，又便于工程实际应用。
严抓集料质量，确保工程实体质量
抓好集料质量是做好水稳基层(底基层)施工质量的前提。
严抓洞渣加工场石料加工质量
由于新细则对基层集料针片状和粉尘含量要求比旧规范提高很多，采用传统的二级破碎工艺生产的石料很难满足规范要求。洞渣加工生产设备及其筛网布置与隧道围岩岩性密切相关。例如，对于砂岩或花岗岩采用反击破生产出来的石料针片状指标仍可能会超出规范要求，为减少集料的针片状，本项目部分洞渣加工场采用整形机替换反击破，取得较好的效果。
为控制集料粉尘含量，本项目各洞渣加工场均要求采用水洗工艺和引风式除尘设备，且在全线石场均要求安装了视频监控系统，避免石料生产期间除尘设备时开时停。考虑到隧道围岩多变的特性，要求施工单位用挖机在碎石洞渣加工进料口进行拣料，将不合格洞渣清除到废料区，该措施可有效提高成品集料的各项技术指标。
严格材料分档和单档级配要求
新细则规定特重交通高速公路水稳基层分为五档，本项目为特重交通，将基层集料分为0-3mm、3mm-5mm、5mm-10mm、10mm-20mm和20-25mm。与旧规范相比，将传统的“0-5mm”集料细分为“0-3mm”和“3mm-5mm”，可较好控制水稳基层混合料关键筛孔4.75mm和2.36mm通过率，从而确保基层混合料的均匀性。
省内多数高速公路项目“重面层，轻基层”，对水稳层单档级配要求较低，只要水稳层合成级配能够满足规范的级配范围内即可，往往由于单档级配关键筛孔通过率波动较大，导致水稳层配合比设计迁就集料生产。本项目严格控制水稳层集料单档级配，各档集料关键筛孔通过率不符合规范要求的，禁止进入水稳拌合站备料区。由于本项目水稳层各档集料级配关键筛孔通过率均符合规范要求，水稳层混合料的级配变异性显著减少(合成级配大于0.075mm关键筛孔通过率波动性小于3%，0.075mm关键筛孔通过率波动性小于1%)。图1~图2为2016年10月份检测月报中青山隧道洞渣加工场10-20mm粗集料和0-3mm细集料关键筛孔通过率曲线(由于篇幅原因，仅选择该两档集料作为范例)。
底基层与基层一体化备料
新细则对底基层粗集料只有压碎值指标，对粗集料含泥量、针片状均未作要求。新细则对底基层集料要求放宽，可能导致底基层集料含泥量、针片状严重超标，影响底基层施工质量和路用性能。此外，由于水稳拌合站场地的限制和装载机装料运距的影响，实际施工中水稳拌合站很难同时备底基层和基层集料。为了确保底基层施工质量和水稳层备料需要，本项目基层、底基层采用一体化备料，底基层材料各项技术指标与基层保持一致。
优化水稳层配合比设计，确保路用性能指标最佳
配合比设计是做好路面工作的前提，本项目在施工单位开展水稳基层(底基层)配合比设计前，会同施工单位、检测单位充分探讨并确定配合比设计方案，避免盲目开展配合比设计工作。
优化水稳层集料级配
传统水稳基层配合比设计强调所谓的“骨架密实结构”，为避免水稳基层出现开裂，我省多数高速公路项目基层混合料合成级配曲线4.75mm通过率要求在30%以下。采用该设计方法可在一定程度上减少水稳层早期开裂，但存在较多的不足。混合料配合比级配越粗，施工现场水稳层离析现象越严重。我省路面工程人员常认为水稳基层是不透水的，实际情况并非如此，离析路段透水非常严重。此外，路面施工中运输车辆通行在所难免，由于混合料中细料较少，水稳层掉粒现象非常严重。省交通工程质监站指出我省高速公路项目水稳层窝料、离析、松散、“弹簧”、开裂等质量缺陷较常见，这既与施工质量和交通管制措施有关，更与配合比设计关系密切。
新细则强调水稳层密实性的重要性，提出了C-B-1的级配范围。由于该级配在我省没有应用先例，各参建单位对于应用新细则顾虑较大，担心级配变细会出现过多的早期裂缝。为了科学选择水稳层集料级配，本项目做了不同级配的水稳基层试验段。根据试验段实施情况看，水稳层裂缝与集料级配关系并不密切。试验段各级配均能取出完整芯样，细级配路段芯样较为密实，粗级配路段芯样存在较多孔洞，芯样底部相对强度较低。根据试验路结果，水稳基层(底基层)混合料合成级配4.75mm通过率建议控制在35%~40%,0.075mm通过率控制在3%~5%。
合理选择水泥剂量
水泥剂量是水稳基层强度和早期开裂的最重要因素。水泥剂量越大，水稳基层强度越高，出现早期开裂的机率就越大。部分项目业主对水稳基层谈“裂”色变，为避免出现基层开裂，往往倾向于采用水泥剂量满足规范强度范围的下限。新细则认为半刚性基层材料的强度与收缩开裂没什么必然联系，所以不再限定最大水泥剂量，并大幅提高了水稳基层无侧限抗压强度(特重交通高速公路基层强度范围为5~7MPa)。由于新细则对水稳基层强度标准改变较大，各参建单位对于采用较大水泥剂量有所顾虑，担心出现过密的基层开裂。
为科学选择水稳基层水泥剂量，本项目做了不同水泥剂量的水稳基层试验段。试验结果表明：如果水泥剂量超过5.5%，水稳基层在养生期后不久就会产生间隔10米左右的横向收缩裂缝。为避免出现过多的基层开裂，水稳基层水泥剂量建议不超过5.5%。对于拟采用较高水泥剂量的水稳基层，可采用分块、切缝等有效措施来避免或减少基层早期开裂。同时，水稳基层的水泥剂量不应过低，否则基层强度难以满足新细则要求，不利于改善沥青面层与基层的结合，也不利于基层整体性的形成，更易导致路面非正常损坏。水稳基层水泥剂量最佳比例应根据道路交通等级、水泥类型、无侧限强度和试验路实际情况等综合确定，主要通过优化碾压工艺、混合料级配等提高水稳基层无侧限抗压强度，不能采用片面增加水泥剂量来提高基层强度。
重型击实法与振动成型法
新细则推荐半刚性基层配合比设计重型压实法，这与许多高速公路项目采用振动成型法很不一致。新细则不推荐振动成型法，基于以下理由：1)对于半刚性基层，确定最大干密度和最佳含水量这两个参数，对于强度和抗裂性有直接关系，而这两种方法如果压实功相同，得到这两个参数结果差不多，所以这两种方法无所谓优劣；2)关于工程界认为振动压实方法比重型击实的强度高、水泥剂量低、抗裂性好的观点，关键原因为两个试验方法压实功不等效，常常是振动压实功大于重型击实功。此外，国内振动压实设备、型号很多，很难比较。3)国内一些工程采用非标准振动试验方法，工程中存在难碾压的问题。4)重型击实法是几十年来普遍应用的方法，很多科研和实验资料都是基于此，若改成振动成型方法不利于成果的延续和继承。
本项目水稳基层配合比同时做了振动成型法和重型击实法，试验结果表明：振动成型法最大干密度一般比重型击实法最大干密度大1~2%，但振动成型法的试件强度明显大于重型击实法的试件强度。考虑我省不少施工单位和检测单位试验室未配备振动成型仪且振动成型试验相对重型击实试验过于复杂，本项目水稳基层试验方法仍采用重型击实法，基层最大干密度采用重型击实法确定的最大干密度乘以两个试验方法最大干密度比值，其实质是提高了基层的压实度标准。新细则建议特重交通高速公路基层和底基层的压实度标准提高1~2个百分点，本项目的做法与新细则规定实际是一致的，不但避免为提高基层强度采用过大的水泥剂量，又确保基层强度满足规范要求。
坚持首件验收制，实施试验段“双审”制
本项目垫层、底基层、基层试验段均实施“双审”制，试验段施工前召开预审会，由施工单位汇报试验段施工工艺、施工设备、劳务班组准备情况和试验路前期准备工作，避免试验段出现意外。检测单位汇报试验段检测方案，监理单位汇报试验段监理方案，确保试验路施工过程中监理和检测单位能够各司其职。
试验路完成后，由总监办组织试验路评审工作，认真审议各参建单位试验路施工报告及检测报告，以会议纪要形式明确试验路施工工艺及试验路存在问题的整改意见。
采取多项举措，严控路面施工质量
确定路面工程目标和红线合格率指标
为全面贯彻落实交通运输部、省交通运输厅“品质工程”新理念和“双标”管理要求，进一步提升路面工程精细化施工管理水平，本项目确定了路面工程九项主要检测指标作为路面工程的质量控制重点，提出了相应的“目标合格率指标值”和“红线合格率指标值”要求，力求路面主要指标达到或超出“目标合格率指标值”，对于现场检查合格率低于“红线合格率指标值”的路段，坚决要求返工处理。
建立路面工程各参建单位现场交流QQ群，加强路面施工过程控制
为便于管理处对路面施工质量的宏观管理和过程控制，建立了各路面参建单位现场交流QQ群，要求施工单位每天上报路面施工计划和现场施工照片，检测单位每天发布路面后场及现场施工的现场检测日报(主要汇报当天水泥剂量、混合料前后场含水率、基层压实度和厚度、混合料级配波动情况等)，监理每天发布路面现场巡查存在问题、工作面处理、后场拌合站及“零污染”措施落实情况等。通过以上措施，做到现场问题及早发现，尽快整改。
充分调动监理和检测单位积极性，加强周报和月报编写质量
充分调动监理和检测单位积极性，对于加强路面施工质量是非常必要的。为此，管理处要求每个开工拌合站后场和前场必须有监理和检测人员，如发现无故不在现场将予以处罚。对于表现好的现场监理和检测人员，管理处通过多种形式予以表彰。通过这些措施，充分调动了现场监理和检测人员的积极性，加大了对对路面工程质量的有效管理。
为避免监理和检测周报和月报流于形式，管理处加强对周报和月报编写质量管理，要求每期周期和月报必须反映路面工程实际问题，对于不符合要求的周报和月报将予以退回，并视情节轻重予以处罚。经过前期整顿，本项目检测单位和总监单位的周报和月报质量有了较大提高。
借鉴省站检查模式，组织路面月度专项检查
为确保本项目路面工程质量，借鉴省站检查模式，管理处组织路面月度专项检查，重点检查路面原材料、拌合站临建设施、基层(底基层)厚度和平整度、“零污染”和交通管制措施等。为掌握全线基层(底基层)芯样完整性情况，管理处适当加大了抽芯频率，以便准确掌握路面水稳层整体质量水平。对于水稳层芯样厚度不足或完整性较差的路段，要求施工单位返工处理，并视情节轻重予以处罚。
结论
笔者依托仁新高速公路详细论述了水稳底基层(基层)的原材料管理、配合比设计及现场施工质量管理措施，尤其是针对新细则在实际工程的应用提出来了许多建设性意见，可供其他高速公路项目路面管理借鉴。
全文完。孙晓立，工学博士，教授级高级工程师，现任广州市市政工程试验检测有限公司总经理、广东省装配式地下结构检测与监测技术研究中心主任、广东省市政行业协会副会长。